[發明專利]電活性聚硅氧烷、其薄膜制備方法及該薄膜在顏色/熒光雙指示的超級電容器中的應用

有效

• 申請號: 202010146144.3
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111320756B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 晁單明;張英超;朱梅華;劉新才
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C08G77/26
• 分類號: C08G77/26;H01G11/48;H01G11/86
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 劉世純;王恩遠

1.一種電活性聚硅氧烷薄膜的制備方法，其步驟如下：

(1)將0.1mol N-苯基-1,4-對苯二胺溶解在150～180mL的無水乙醚中，將該溶液逐滴添加到1500～2000mL、1.0M鹽酸溶液中并攪拌3～5小時；然后將28.0g六水合三氯化鐵溶解于100mL、1.0M鹽酸溶液中，并在30～40分鐘內逐漸滴入N-苯基-1,4-對苯二胺溶液中；繼續攪拌3～5小時，通過減壓過濾獲得粗產品，然后分別用1.0M鹽酸洗滌2～4次、1.0M氨水洗滌1～2次，過量的水合肼還原12～20小時，最后經減壓過濾真空干燥后得到產物TA；

(2)將2mmol的3-(三乙氧基硅基)異氰酸丙酯和2mmol的TA溶解在DMAc溶液中，氮氣氣氛下攪拌4～5小時，得到苯胺四聚體官能化的硅氧烷前驅體Si-TA；

(3)將2mmol的9-蒽醛(0.4947g，)和2mmol的對硝基苯乙腈溶于30～50mL乙醇溶液中，加熱回流1～2小時，然后加入200～300μL、2M的四丁基氫氧化銨水溶液；將得到的混合物再加熱回流12～15小時，過濾得到黃色固體，用乙醇洗滌2～3次，真空干燥后得到黃色中間體(Z)-3-(蒽-9-基)-2-(4-硝基苯基)丙烯腈ZANT；

將2.0mmol的ZANT、0.065g的Pd/C和16.0mmol的N₂H₄.H₂O加入50～70mL無水乙醇中，在N₂氣氛下加熱回流8～10小時，過濾后得到綠色固體，用乙醇洗滌，將粗產物轉移到二氯甲烷中，過濾去除不溶性Pd/C，減壓除去溶劑；然后用體積比5～10：1的石油醚和二氯甲烷作為洗脫劑，在硅膠柱上柱層析純化，真空干燥后得到橙黃色固體，即為(Z)-2-(4-氨基苯基)-3-(蒽-9-基)丙烯腈ZAAT；

(4)將3mmol的3-(三乙氧基硅基)異氰酸丙酯和2mmol的ZAAT溶解在2mL的DMAc溶液中，在70～90℃、N₂氣氛下加熱攪拌8～10小時；然后加入二氯甲烷并減壓濃縮，用柱層析色譜法進一步純化，石油醚和二氯甲烷為流動相，體積比為2～4：1，得到黃色目標產物，即AIE活性的硅氧烷單體Si-ZAAT；

(5)在N₂氣氛中，將總的質量分數為25％的Si-TA和Si-ZAAT的DMAc溶液密封，Si-TA與Si-ZAAT的摩爾比為3：1，室溫攪拌1～3小時；然后將所得的Si-TA和Si-ZAAT的混合溶液通過旋涂法沉積在親水性ITO基底上，并在30～50℃、真空下干燥2～5小時；將上述Si-TA和Si-ZAAT混合物修飾的ITO基底作為工作電極構建三電極電池體系，Ag/AgCl為參比電極，鉑絲作為對電極；在0.1M的HCl溶液中，使用循環伏安法從0～0.8V掃描使Si-TA和Si-ZAAT發生水解交聯反應，掃描速度為10～100mV/s，從而在ITO基底上得到電活性聚硅氧烷薄膜；

其中，各反應單體其結構如下，

TA的結構式：

Si-TA的結構式：

ZANT的結構式：

ZAAT的結構式：

Si-ZAAT的結構式：

所制備的電活性聚硅氧烷的結構式如下所示：

其中，

2.權利要求1所述方法制備的電活性聚硅氧烷薄膜在顏色/熒光雙指示的超級電容器中的應用。

3.如權利要求2所述的電活性聚硅氧烷薄膜在顏色/熒光雙指示的超級電容器中的應用，其特征在于：是以兩個相同的PSZT/ITO為電極，分別作為超級電容器的正極和負極，PVA/HCl為凝膠電解質；在正極和負極的ITO玻璃面分別貼上銅膠帶以降低接觸電阻，再將正負和電極的PSZT面均勻的用移液槍涂覆上凝膠電解質，正極和負兩極的PSZT面與PSZT面對面粘貼固定1～2小時，固定好后組成對稱的超級電容器。

4.如權利要求3所述的電活性聚硅氧烷薄膜在顏色/熒光雙指示的超級電容器中的應用，其特征在于：是取6g質量分數37％的濃鹽酸，6g PVA溶于10g去離子水，85℃加熱3小時，冷卻至室溫得到PVA/HCl凝膠電解質。